岩溶发育地区超深大直径群桩基础挖孔施工
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摘要：本文通过赤石特大桥主8#墩群桩基础挖孔施工实例，重点介绍岩溶发育复杂地质条件下超深大桩径群桩基础人工挖孔施工的施工工艺、施工方法、现场组织及施工过程中的质量、安全控制措施要点，可对类似工程的施工提供借鉴。
Abstract: This paper by the Akaishi Bridge, 8 pier pile group foundation excavation construction instance, focuses on the ultra deep pile diameter pile group foundation under complicated geological conditions karst development hand-dug hole construction, construction technology, construction methods, site organization and construction process quality and safety control measures points, it can provide reference for the construction of similar projects.Key words: the Akaishi Special Bridge; super karst; ultra-deep; large diameter; pile group foundation; digging holes
中图分类号：U445.31文献标识码：A文章编码：
一、引言
在桥梁基础工程中，采用最多的结构形式是成孔灌注桩，成孔灌注桩主要有机械成孔和人工成孔两种方式。其中由于人工挖孔成桩施工存在较大的危险性，《公路工程安全技术规程》规定人工挖孔桩深度不宜超过15m，在工程实践中超过30m深的挖孔桩占的比例已很小了，大部分均采用机械成孔。
二、工程概况
2.1、工程结构
赤石特大桥是厦蓉高速公路湖南段汝郴高速公路全线的控制性工程，为四塔双索面预应力混凝土斜拉桥，是目前同类型桥梁中世界排名第一的四塔斜拉桥。桥梁设计跨径布置为（4×40m）连续T梁+（190m+3×380m+165m）斜拉桥+（16（15）×40m）连续T梁。其中主8#墩为边主墩，群桩基础共布置34根桩基，其中23根直径为2.8m，11根桩基为3.1m，设计桩长21.5m~68.5m，均为嵌岩桩。平面图如下图1：
2.2、地质、水文情况
主8#墩群桩基础位于山坡坡脚处，岩层交替存在。桥位区存在岩溶十分发育、岩石破碎、陡倾角、溶沟等不良地质问题。桥位处地表水较少，地下水通过裂隙、溶沟溶槽以管流方式径流，水量十分丰富。
三、施工总体方案
主8#墩位于山坡坡脚处，山体坡势陡峭。承台一侧底部悬空8m左右，另一侧嵌入山体15m左右，承台底部距山坡顶面高约10m。施工场地四周凹凸不平，大型设备无法入场，钻机难以就位，泥浆池及排浆管道无法形成。从可行性、经济性和环保要求出发，结合现场特点确定采用人工挖孔成桩的桩基施工方案，人工挖孔桩的优点有：a.工作面要求小，总体工期短； b.挖孔过程中，地质状况可直观观察，溶洞等特殊地质可采用切实可行的方案进行处理，可有效降低成孔质量风险； c.由于成孔阶段已处理好溶洞、流沙等特殊状况，因此砼浇注时能确保成桩质量。
根据施工方案，先在承台底标高形成施工平台，四周岩壁的裂隙与土夹石处采用挂网防护及支架防护。平台砌筑片石挡墙，便于山体开挖爆破时围挡滚石及对回填土进行防护，防止桩基础外露。对于高于原地面部分的桩基，先安装预制护壁以避免回填后重新挖孔施工。
施工平台形成后进行常规挖孔桩施工至桩底设计标高，成孔后分节安装桩身钢筋笼，相邻两节钢筋笼用直螺纹接头连接，再以水下混凝土配合比采用导管干浇法灌注桩身混凝土，自桩顶往下0~15m范围桩身混凝土采用机械振捣成桩。
施工平台示意图 图2
四、群桩挖孔施工
4.1 施工特点及难点分析
（1）桩长：孔桩实际开挖最长成孔深度为70m。
（2）开挖断面大：实际开挖直径为3.8m（含护壁厚），开挖面积达11.3m2。
（3）临孔施工： 34根桩基同时开挖，相邻桩净距仅为2.5m。
（4）岩溶发育：溶沟、溶槽、地下水、流砂等不良地质。
（4）安全风险大：34根桩同时开挖，且地质情况比较复杂，又有爆破作业，施工安全风险极大
4.2施工准备
包括坡体开挖、防护，挡墙砌筑、施工平台平整硬化及排水、测量放样、安装搅拌机、修建水泥库、材料准备、安装空压机和备用发电机、首节锁口护壁浇筑、提升设备安装等。
4.3护璧预制与安装
对于小桩号侧两排桩基外露部分，施工时采用预制护壁，回填平台前安装护壁的方法进行施工。
在施工过程中，对于直径φ2.8m的桩孔预制的护壁设计时内径为300cm，壁厚20cm,对于直径为φ3.1m的桩孔的护壁设计时内径为330cm，壁厚20cm,砼设计强度C30。考虑到用挖机吊装，限制每节重量不超过4t。具体设计参数见图3。
图3预制护壁设计图
4.4 孔桩开挖
4.4.1 井圈施工
桩位放样后，浇筑首节锁口护壁（高出地面30cm，厚度30~35cm），然后安装电动卷扬机及安全装置，开始常规开挖。
4.4.2 护壁施工
护壁在人工挖孔桩施工过程中质量及安全保障的关键，进入弱风化岩层前采用全护壁支护。在挖进进尺达到一米后，用桩心控制点校核桩位及桩径无误后浇筑护壁，分为以下三个步骤：（1）、绑扎钢筋：钢筋采用Φ10圆钢，环向箍筋竖向间距20cm，主筋间距30cm。绑扎时，主筋弯成“L”形，浇筑下一节护壁时扳直与其主筋连接，使上下护壁连成整体。（2）、支护模板：护壁模板采用标准组合钢模板，拆上节支下节，循环周转使用，模板间用螺栓连接，模板支好后用中心控制点校核无误后即可浇筑混凝土。（3）、护壁混凝土浇筑：混凝土按配合比现场拌制，利用卷扬机下放后人工入模。浇筑时分层对称浇筑以防止模板变形，并用插入式振捣棒振捣密实以保证护壁强度。
护壁施工注意事项：
（1）上下节护壁接头必须搭接不小于10cm，这样可以防止地下水或裂隙水从护壁接头流出，将孔壁渗水压至孔底以保持良好的井下作业环境。
（2）在地质不良、渗水较大、孔周摩阻系数较小的土层内增设径向锚杆支撑，锁住护壁以防止护壁下坠。
4.4.3.挖孔施工
4.4.3.1施工组织
（1）人员配置
本墩34根桩同时开孔，共计将配置150人，孔深小于40米的孔每孔将安排4人，孔内2人施工，孔上再配置2人进行配合，孔深大于40米的孔每孔6人，人员上下联系采用对讲机。
（2）设备投入
设备名称 用途 数量 型号 备注
卷扬机 出渣 45台 1.0t 孔深小于40米每孔1台，超过40米深的每孔两台
空压机 带动风镐和凿岩机 18台 3.5m3 两孔共用1台